核能是一种很有前途的可再生能源，然而，为了促进核能的利用和避免核扩散，必须解决核废料的处理、后处理和处置问题。在美国，商业反应堆目前将废料储存在现场。它含有镧系元素和锕系元素，其中一些是可裂变的，可以在反应堆中重复使用，而另一些则不能。废料产生的热量大部分来自镅，它具有严重的放射性毒性。允许它留在废物流中严重限制了处置选择。

从废料中的其他微量锕系元素和镧系元素中选择性地分离镅是非常困难的。它们大小相似，在用于核燃料溶解和加工的酸性溶液中以相同的+3氧化态存在。

图1所示。三吡啶配体在锡掺杂氧化铟纳米颗粒电极表面的分子结构。

在分离镅的一种研究途径中，人们正在官方manbetx手机版研究利用性质上极小的差异来选择性地去除镅的化学物质和材料。但可以理解的是，考虑到细微的差异，选择性很难实现。另一种方法是利用镅在酸性溶液中的氧化化学反应，而其他主要元素基本上不存在这种反应。当从氨(III)氧化为氨(V)或氨(VI)时，它形成二氧配合物- [AmO]₂］⁺，或[AmO]₂］^{2 +}．这种氧化态和结构的变化极大地改变了它的性质，使其与废物流中的其他元素不同，有利于选择性分离。这种方法的难点在于在不使后续废物处理步骤复杂化的情况下进行这种氧化。单电子氧化Am(III)到Am(IV)是困难的，需要非常高的电位，是在1摩尔酸中将水氧化成氧所需电位的两倍多。Am(IV)随后氧化为Am(V)和Am(VI)的电位比较容易。

存在通过使用强化学氧化剂将Am(III)氧化为Am(VI)的策略。然而，使用它们会造成下游废水处理的复杂性。电化学氧化是一种很有前途的清洁方法。过去曾对这种方法进行过研究，取得了不同程度的成功。这些早期的方法使用高浓度的酸溶液，或者添加稳定Am(IV)的分子，使其更容易生成。然而，这些早期的程序也受到添加剂的并发症的困扰，或者不适合大规模后处理。

图2所示。在0.1 M硝酸和0.9 M硝酸钠中，使用三元吡啶衍生的ITO电极在2.25 V的电势下对84 uM Am(III)进行电化学氧化。(左)在50厘米波导中通过可见光谱学测量的Am物种形成。(右)受控电位电解前和电解13小时后物种的可见光谱，突出显示了物种形成的变化。

最近，dare等人报道了一种三联吡啶衍生化氧化物电极的使用，该电极能够在硝酸溶液中氧化镅，而无需向废水中添加化学物质(图1)。在他们的方法中，他们使用导电金属氧化物电极，并涂上一种能够结合Am(III)的分子，并在氧化成Am(VI)时释放它(图2)。这种化合物是一种三联吡啶配体，已知可与多种金属结合，包括镅。在本研究中，作者利用溶液-表面平衡进行镅的结合和氧化，而不依赖于选择性氧化。dare等人还指出，在启动镅氧化所需的电压下，水氧化成氧是一个竞争性反应，但是，用三吡啶配体涂覆电极减缓了这一过程，并且允许选择性的镅氧化。

dare和同事描述的实验和结果表明，Am(III)的电化学氧化为Am(VI)是可能的。这些结果可能对核燃料循环研究产生重大影响，并为Am(VI)的基础化学研究提供了一个平台，而在过去，Am(VI)的基础化学研究官方manbetx手机版由于缺乏方便的生成方法而受到很大限制。

克里斯托弗·j·戴尔，托马斯·j·迈耶
北卡罗来纳大学教堂山分校

出版

三吡啶衍生电极在硝酸中对²⁴³Am(III)的电化学氧化。
dare CJ, Lapides AM, Mincher BJ, Meyer TJ
2015年11月6日

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